隧道火灾数值模拟及人员疏散安全性研究
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Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｔ ｎ ｌ ｉｒ ｙ ｒ ： ｕ ｎｅ ｆ ｅ； ｎ ｍｅ ｉ ａ ｓｍｕ ａｉ ｎ； ｅ ａ ｕ ｔｏ ｕ ｒｃ ｌ ｉ ｌｔｏ ｖ ｃ ａ ｉｎ； ｓ ｆｔ ａｅｙ
隧道火灾数值模拟 人员
疏散 安全 性研究
何凯明
（ 南交 通 大学 交 通 运 输 学 院 ， 四川 成 都 ６ ０ ３ ） 西 １ ０ １
摘 要 ：使 用 美 国 国 家标 准 局 （ Ｓ Ｚ￣ 的Ｆ 软 件 对 隧 道 火 灾进 行数 值模 拟 ，动 态地 显 示 火 灾发 生 的 过 程 ，并在 模 拟 过 ＮＩＴ）￣ ＤＳ
对于 隧道火 灾 的数 值模 拟方法 大致 可 以分为 区
气积 累多 、人 员疏散 慢等 困难 ，造成 的人 员伤 亡 主
要是 由火 灾所 产生 的高 温和浓 烟扩散 所 引起 的 。随 着火 灾规模 以及 通风 速度 的变 化 ，隧道 内的温度 以
域模 式和 场模式 。 区域模式 是将 隧道 内的空 间划 分 成若 干个 区域 ，在每 个 区域 内再划 分成 流体 场 ，并
文 章编 号 ： １０ — ７ ６ ２ １ ） ６ ０ ３ — ３ ０ ２ ４ ８ （０ ０ ０— ０６ ０
Ｄｏ ：１ ． ６￣ 】０ — ７ ６ ０ ０ ６ ０ Ｉ ０３ ９ ．０ ２ ４ ８ ． １． ． ２ ８ ２ ００
Ｎｕｍ ｅ ｉａ Ｓ ｍ ｕｌ ｔｏ ｒｃ ｌ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ Ｔｕｎ ｌ ｆ ｎｅ Ｆｉ ｅ ｎｄ ｒ ａ Ｓ ｆ ｔ ｏ Ｅｖ ｃ ｔｏ ａ ｅｙ ｆ ａ ｕａ ｉ ｎ
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２ ０ ， （ １ ：１９ １ ０ ０６ １ ） ３— ９ １ ， 男 ， 重庆 人 ，本 科 ，主 要从 事 １ ８ 一） 电 气设 计 、研 究工 作 。
收 稿 日期 ：２ Ｏ — ７ ２ ０ ９ ０ —７
件 ．无法 预测 实际火 灾 发生 时隧 道 内详 细 的流 场 与
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｎｕ ｒｃ ｌ ｉ ｌ ｔ ｎ ｆ ｕ ｎ ｌ ｉｅ ｓ ｅ ｆ ｒ ｄ ｓｎ ＦＤＳ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ．Ｔｈ ｆｒ ｐ ｏ ｔａ ｔ ｍｅ ｉａ ｓｍｕ ａｉ ｏ ｔ ｎ ｅ ｆｒ ｉ ｐ ｒｏ ｍｅ ｕ ｉ ｇ ｏ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｅ ｉ ｅ ｒ— ｃ ｓ ｉ ｄ ｓ ｌｙ ｄ ｙ ａ ｃ ｌｙ ｈ ｏ ｇ ｔ ｅ ｉ ｌｔｎ ｅ ｓ ｓ ｉｐ ａ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ａｌ ｔ ｒ ｕ ｈ ｈ ｓｍｕ ａｉ ｇ， ａ ｄ ｏ ｆｒ ｒ ｌ ｔｄ ｎ ｓ ｍｅ ｉ ｅ－ ｅａ ｅ ｐａ ａ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｒ ｍｅｅ ｓ ｒ ｂ ａｎ ｄ．
程 中计 算 出火 灾 的相 关数 据 ，通过 对模 拟 实验数 据 的 处理 和 分 析 ，可 为 实施 救 援 及 人 员 疏散 提供 理论 依 据
关 键 词 ： 隧 道 火 灾 ； 数 值 模 拟 ： 人 员 疏 散 ； 安 全
中图 分 类号 ：Ｕ ５ ． ４ ３８
文献 标 识 码 ：Ａ
温 度场 的分 布 ，且 不能 给 出计 算域 内每点 各个 物理
热 量分 布低 的薄 板 。给定 一定 的边 界条 件 只能选 择 以上一 种表 面 ：速度 边界 条件 影 响边界 速 度 的法 向 和 切 向分 量 ：时 间边 界 条 件 ，在 开 始计 算 的时 候 ，
量 的 即时信息 ，对 实验仍 有很 高 的依赖 性 。 而场 模 式属 于计 算 流体力 学 模拟 （ Ｆ ，即将 Ｃ Ｄ） 隧 道 内的空 间划分成 许 多 的网格 ，利用 数值 模拟 方 法 ，将 描 述火 灾 现象 各 种 参 数 的 非 线 性 偏 微 分 方
测 均 匀 烟气 流 动 的情 形 ，需 要 建 立 相 应 的 假设 条
． 承 乖 希 希 出 爷 场
行研 究 ，具有实 际意 义 。利用计 算机 技术 和数值 计
！ ｆ ！ 乔 ． 秘 秘 ． ． 不 尔
［０ １】杨丰 艳 ，韩 文元 ，杨 浩 ． 阳能技 术在 无 照 明 太 隧 道 内 的 应 用 Ⅲ ． 路 交 通 科 技 ：应 用 技 术 版 ， 公
Ｈ Ｅ Ｋａ—ｍｉ ｇ ｉ ｎ
（ ｏｌｇ ｏ Ｔａ ｃ ＆ Ｔａ ｓ ｏｔｔ ｎ Ｓ ｕｈ ｓ ｉｏｏ ｇ ｎｖ ｒｉ Ｃ ｌ ｅ ｆ ｒｆ ｅ ｉ ｒｎ ｐ ｒａｉ ， ｏ ｔｗｅｔ ａ ｔｎ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ Ｊ ｙ，Ｃ ｅ ｇ ｕ １ ０ １ ｈ ｎ ｄ ６ ０ ３ ，Ｃｈｎ ） ｉａ
０ 引 言
算方 法 ，对隧道 火灾 进行计 算机 数值模 拟 ，是一 种
较 为准确 、高效 的研 究手段 。
１ 数 值 模 拟 方 法
随 着 隧 道 数 量 、 长 度 的 增 加 以 及 交 通 量 的 增
长 ，隧道 内发 生火灾 的概 率也 在上升 。由于隧道 特 殊 的结构 ，一旦 发生 火灾 ，将 出现温 度上 升快 、烟
运用 能量 守恒 、动量 守恒 、质量守 恒等 原理 来预 测
烟气 的流 动 以及 每个 区域 内的温度 、浓 度等 分 布状
及烟 气流 动 的分 布也 将发 生相 应 的变 化 。因此 ，对
隧道 火灾 的特性 参数 分 布 以及 人员疏 散 的安全 性进
况 。区域 模式虽 然计 算较为 简单 省时 ，但是 只 能预
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｔ ｎ ｌ ｉｒ ｙ ｒ ： ｕ ｎｅ ｆ ｅ； ｎ ｍｅ ｉ ａ ｓｍｕ ａｉ ｎ； ｅ ａ ｕ ｔｏ ｕ ｒｃ ｌ ｉ ｌｔｏ ｖ ｃ ａ ｉｎ； ｓ ｆｔ ａｅｙ
隧道火灾数值模拟 人员
疏散 安全 性研究
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对于 隧道火 灾 的数 值模 拟方法 大致 可 以分为 区
气积 累多 、人 员疏散 慢等 困难 ，造成 的人 员伤 亡 主
要是 由火 灾所 产生 的高 温和浓 烟扩散 所 引起 的 。随 着火 灾规模 以及 通风 速度 的变 化 ，隧道 内的温度 以
域模 式和 场模式 。 区域模式 是将 隧道 内的空 间划 分 成若 干个 区域 ，在每 个 区域 内再划 分成 流体 场 ，并
文 章编 号 ： １０ — ７ ６ ２ １ ） ６ ０ ３ — ３ ０ ２ ４ ８ （０ ０ ０— ０６ ０
Ｄｏ ：１ ． ６￣ 】０ — ７ ６ ０ ０ ６ ０ Ｉ ０３ ９ ．０ ２ ４ ８ ． １． ． ２ ８ ２ ００
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收 稿 日期 ：２ Ｏ — ７ ２ ０ ９ ０ —７
件 ．无法 预测 实际火 灾 发生 时隧 道 内详 细 的流 场 与
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｎｕ ｒｃ ｌ ｉ ｌ ｔ ｎ ｆ ｕ ｎ ｌ ｉｅ ｓ ｅ ｆ ｒ ｄ ｓｎ ＦＤＳ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ．Ｔｈ ｆｒ ｐ ｏ ｔａ ｔ ｍｅ ｉａ ｓｍｕ ａｉ ｏ ｔ ｎ ｅ ｆｒ ｉ ｐ ｒｏ ｍｅ ｕ ｉ ｇ ｏ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｅ ｉ ｅ ｒ— ｃ ｓ ｉ ｄ ｓ ｌｙ ｄ ｙ ａ ｃ ｌｙ ｈ ｏ ｇ ｔ ｅ ｉ ｌｔｎ ｅ ｓ ｓ ｉｐ ａ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ａｌ ｔ ｒ ｕ ｈ ｈ ｓｍｕ ａｉ ｇ， ａ ｄ ｏ ｆｒ ｒ ｌ ｔｄ ｎ ｓ ｍｅ ｉ ｅ－ ｅａ ｅ ｐａ ａ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｒ ｍｅｅ ｓ ｒ ｂ ａｎ ｄ．
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中图 分 类号 ：Ｕ ５ ． ４ ３８
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温 度场 的分 布 ，且 不能 给 出计 算域 内每点 各个 物理
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量 的 即时信息 ，对 实验仍 有很 高 的依赖 性 。 而场 模 式属 于计 算 流体力 学 模拟 （ Ｆ ，即将 Ｃ Ｄ） 隧 道 内的空 间划分成 许 多 的网格 ，利用 数值 模拟 方 法 ，将 描 述火 灾 现象 各 种 参 数 的 非 线 性 偏 微 分 方
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算方 法 ，对隧道 火灾 进行计 算机 数值模 拟 ，是一 种
较 为准确 、高效 的研 究手段 。
１ 数 值 模 拟 方 法
随 着 隧 道 数 量 、 长 度 的 增 加 以 及 交 通 量 的 增
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烟气 的流 动 以及 每个 区域 内的温度 、浓 度等 分 布状
及烟 气流 动 的分 布也 将发 生相 应 的变 化 。因此 ，对
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